[发明专利]一种用于模型试验中吸力式沉箱沉贯垂直度的控制装置

说明书

技术领域

    本发明属于海洋工程领域中用于模型试验的装置，具体来说，涉及一种用于模型试验中吸力式沉箱沉贯垂直度的控制装置。

背景技术

海洋平台作为海洋油气资源开发的基础设施，同时也是人们进行其他海上生产生活的主要基地。目前，浮式平台是深海海洋平台中最主要的类型。浮式平台主要包括张力腿平台（Tension Leg Platform）、浮柱式平台（Spar Platform）、浮船式生产储油卸油系统（Floating Production Storage and Offload System）、半潜式生产系统（Semi-Submersible Production System），这些浮式平台结构型式一般都是通过锚链或钢筋束系统与埋置在海床土体中的基础进行连接。随着这些新型海洋平台的广泛应用，大型浮式平台结构在深海海底的锚泊稳定是涉及工程成败的重要问题。基于上述原因，吸力式沉箱基础（Suction Caisson Foundation，也称桶形基础）应运而生。吸力式沉箱是一种底部敞开、顶面封闭的大直径钢质圆桶结构，且在顶面设有连接泵系统的出水孔。吸力式沉箱顶部设有吊耳，吊耳通过锚链或缆索与上部平台相连。吸力式沉箱的直径一般在3-12m之间，长径比一般在1-10之间变化。吸力式沉箱基础在安装时，首先靠沉箱的自重沉入到海底一定深度，形成有效密封后，再通过泵系统抽出沉箱内的空气和水形成负压，利用沉箱内外的压力差把沉箱沉入到设计深度。自吸力式沉箱基础出现以来，其造价低、施工时间短、重量轻、海上施工安装简便、可重复使用等优点正逐渐得到世界工程界的认可。

自吸力式沉箱基础问世以来，一直受到国内外学术界和工程界的重视。因吸力式沉箱基础的发展历史很短，且已投入使用的吸力式沉箱基础平台较少，所以关于吸力式沉箱基础的研究是海洋结构基础研究的热点之一。吸力式沉箱基础因其尺寸巨大，研究时多以模型试验为主，在开展吸力式沉箱基础的模型试验时，需保证沉箱垂直贯入地基中去。因此，如何在模型试验中保证吸力式沉箱的沉贯垂直度是重要的试验技术问题，也是试验难点之一。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于模型试验中吸力式沉箱沉贯垂直度的控制装置，该控制装置可以满足模型试验中吸力式沉箱沉贯垂直度的要求，确保在模型试验中，吸力式沉箱可以沿竖直方向沉贯。   

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于模型试验中吸力式沉箱沉贯垂直度的控制装置，该控制装置包括定位板、悬臂梁、套管和导杆，悬臂梁呈水平状态，悬臂梁的一端固定连接在定位板的侧面，悬臂梁的另一端固定连接在套管的外表面；导杆的横截面为设有棱角的平面；套管中设有与导杆相匹配的轴向通孔，该轴向通孔呈竖直状态；套管套在导杆的外侧；导杆的底端设有凹槽，并且凹槽的侧壁上设有两个相对的径向通孔，凹槽与吸力式沉箱的吊耳相配合。

进一步，所述的用于模型试验中吸力式沉箱沉贯垂直度的控制装置，还包括筋板，筋板的底面固定连接在悬臂梁的顶端，筋板的一个侧面固定连接在定位板的侧面。

进一步，所述的用于模型试验中吸力式沉箱沉贯垂直度的控制装置，还包括限位块，该限位块固定连接在导杆的顶面，且限位块的底面面积大于套管的轴向通孔的横截面面积。

    进一步，所述的套管的高度为导杆的高度的五分之一至三分之二。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1. 满足模型试验中吸力式沉箱沉贯垂直度的要求，确保在模型试验中，吸力式沉箱可以沿竖直方向沉贯。本发明的控制装置包括定位板、悬臂梁、套管和导杆。由于导杆的横截面为设有棱角的平面，套管中设有与导杆相匹配的轴向通孔，套管内的轴向通孔呈竖直状态。这样，插入套管中的导杆也就处于竖直状态，且导杆在套管中不会发生定轴转动和竖向偏转。因此，与导杆固定连接的吸力式沉箱只能垂直的贯入地基中去。本发明的控制装置满足模型试验中吸力式沉箱沉贯垂直度的要求，可以确保在模型试验中，吸力式沉箱可以沿竖直方向沉贯。